SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE...

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1 INDICE GENERALE PREMESSA... 1 OGGETTO... 2 SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE PRINCIPI FONDAMENTALI STATI LIMITE Stati Limite Ultimi (SLU) Stati Limite di Esercizio (SLE) Verifiche VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA VITA NOMINALE, CLASSI D USO E PERIODO DI RIFERIMENTO Vita nominale Classi d uso Periodo di riferimento per l azione sismica AZIONI SULLE COSTRUZIONI Classificazione delle Azioni Caratterizzazione delle Azioni Elementari Combinazioni delle Azioni Degrado AZIONI NELLE VERIFICHE AGLI STATI LIMITE Stati Limite Ultimi Stati Limite di Esercizio VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI... 3 AZIONI SULLE COSTRUZIONI OPERE CIVILI E INDUSTRIALI GENERALITÀ Pesi propri dei materiali strutturali Carichi permanenti non strutturali Carichi variabili AZIONE SISMICA Stati limite e relative probabilità di superamento Categorie di sottosuolo e condizioni topografiche Valutazione dell azione sismica Combinazione dell azione sismica con le altre azioni Effetti della variabilità spaziale del moto AZIONI DEL VENTO Generalità Velocità di riferimento Azioni statiche equivalenti Pressione del vento Azione tangenziale del vento Pressione cinetica di riferimento Coefficiente di esposizione Coefficiente dinamico Particolari precauzioni progettuali AZIONI DELLA NEVE Carico neve Valore caratteristico del carico neve al suolo Coefficiente di esposizione Coefficiente termico Carico neve sulle coperture AZIONI DELLA TEMPERATURA Generalità Temperatura dell aria esterna Temperatura dell aria interna Distribuzione della temperatura negli elementi strutturali Azioni termiche sugli edifici Particolari precauzioni nel progetto di strutture soggette ad azioni termiche speciali Effetti delle azioni termiche AZIONI ECCEZIONALI... I

2 3.6.1 Incendio Esplosioni Urti... 4 COSTRUZIONI CIVILI E INDUSTRIALI COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO Valutazione della sicurezza e metodi di analisi Verifiche agli stati limite Verifiche per situazioni transitorie Verifiche per situazioni eccezionali Verifiche mediante prove su strutture campione e su modelli Dettagli costruttivi Esecuzione Norme ulteriori per il calcestruzzo armato precompresso Norme ulteriori per i solai Norme ulteriori per le strutture prefabbricate Calcestruzzo a bassa percentuale di armatura o non armato Calcestruzzo di aggregati leggeri Resistenza al fuoco COSTRUZIONI DI ACCIAIO Materiali Valutazione della sicurezza Analisi strutturale Verifiche Verifiche per situazioni progettuali transitorie Verifiche per situazioni progettuali eccezionali Progettazione integrata da prove Unioni Requisiti per la progettazione e l esecuzione Criteri di durabilità Resistenza al fuoco COSTRUZIONI COMPOSTE DI ACCIAIO - CALCESTRUZZO Valutazione della sicurezza Analisi strutturale Resistenze di calcolo Travi con soletta collaborante Colonne composte Solette composte con lamiera grecata Verifiche per situazioni transitorie Verifiche per situazioni eccezionali Resistenza al fuoco COSTRUZIONI DI LEGNO La valutazione della sicurezza Analisi strutturale Le azioni e le loro combinazioni Classi di durata del carico Classi di servizio Resistenza di calcolo Stati limite di esercizio Stati limite ultimi Collegamenti Elementi strutturali Sistemi strutturali Robustezza Durabilità Resistenza al fuoco Regole per l esecuzione Controlli e Prove di carico COSTRUZIONI DI MURATURA Definizioni Materiali e caratteristiche tipologiche Caratteristiche meccaniche delle murature Organizzazione strutturale... II

3 4.5.5 Analisi strutturale Verifiche Muratura armata Verifiche per situazioni transitorie Verifiche per situazioni eccezionali Resistenza al fuoco COSTRUZIONI DI ALTRI MATERIALI... 5 PONTI PONTI STRADALI Oggetto Prescrizioni generali Azioni sui ponti stradali Verifiche di sicurezza Strutture portanti Vincoli Opere accessorie PONTI FERROVIARI Principali criteri progettuali e manutentivi Azioni sulle opere Particolari prescrizioni per le verifiche... 6 PROGETTAZIONE GEOTECNICA DISPOSIZIONI GENERALI Oggetto delle Norme Prescrizioni generali ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO Caratterizzazione e modellazione geologica del sito Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica Verifiche della sicurezza e delle prestazioni Impiego del Metodo Osservazionale Monitoraggio del complesso opera -terreno STABILITÀ DEI PENDII NATURALI Prescrizioni generali Modellazione geologica del pendio Modellazione geotecnica del pendio Verifiche di sicurezza Interventi di stabilizzazione Controlli e monitoraggio OPERE DI FONDAZIONE CRITERI GENERALI DI PROGETTO Fondazioni superficiali Fondazioni su pali OPERE DI SOSTEGNO Criteri generali di progetto Azioni Verifiche agli stati limite TIRANTI DI ANCORAGGIO Criteri di progetto Verifiche di sicurezza (SLU) Aspetti costruttivi Prove di carico OPERE IN SOTTERRANEO Prescrizioni generali Caratterizzazione geologica Caratterizzazione e modellazione geotecnica Criteri di progetto Metodi di calcolo Controllo e monitoraggio OPERE DI MATERIALI SCIOLTI E FRONTI DI SCAVO Criteri generali di progetto Verifiche di sicurezza (SLU) Verifiche in condizioni di esercizio (SLE) Aspetti costruttivi... III

4 6.8.5 Controlli e monitoraggio Fronti di scavo MIGLIORAMENTO E RINFORZO DEI TERRENI E DELLE ROCCE Scelta del tipo di intervento e criteri generali di progetto Monitoraggio CONSOLIDAMENTO GEOTECNICO DI OPERE ESISTENTI Criteri generali di progetto Indagini geotecniche e caratterizzazione geotecnica Tipi di consolidamento geotecnico Controlli e monitoraggio DISCARICHE CONTROLLATE DI RIFIUTI E DEPOSITI DI INERTI Discariche controllate Depositi di inerti FATTIBILITÀ DI OPERE SU GRANDI AREE Indagini specifiche... 7 PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICHE REQUISITI NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITE CRITERI GENERALI DI PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE Criteri generali di progettazione Caratteristiche generali delle costruzioni Criteri di progettazione di elementi strutturali secondari ed elementi non strutturali Criteri di progettazione degli impianti Requisiti strutturali degli elementi di fondazione Criteri di modellazione della struttura e azione sismica METODI DI ANALISI E CRITERI DI VERIFICA Analisi lineare o non lineare Analisi statica o dinamica Analisi lineare dinamica o statica Analisi non lineare statica o dinamica Risposta alle diverse componenti dell azione sismica ed alla variabilità spaziale del moto Criteri di verifica agli stati limite ultimi Criteri di verifica agli stati limite di esercizio COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO Generalità Caratteristiche dei materiali Tipologie strutturali e fattori di struttura Dimensionamento e verifica degli elementi strutturali Costruzioni con struttura prefabbricata Dettagli costruttivi COSTRUZIONI D ACCIAIO Caratteristiche dei materiali Tipologie strutturali e fattori di struttura Regole di progetto generali per elementi strutturali dissipativi Regole di progetto specifiche per strutture intelaiate Regole di progetto specifiche per strutture con controventi concentrici Regole di progetto specifiche per strutture con controventi eccentrici COSTRUZIONI COMPOSTE DI ACCIAIO-CALCESTRUZZO Caratteristiche dei materiali Tipologie strutturali e fattori di struttura Rigidezza della sezione trasversale composta Criteri di progetto e dettagli per strutture dissipative Regole specifiche per le membrature Regole specifiche per strutture intelaiate Regole specifiche per strutture con controventi concentrici Regole specifiche per strutture con controventi eccentrici COSTRUZIONI DI LEGNO Aspetti concettuali della progettazione Materiali e proprietà delle zone dissipative Tipologie strutturali e fattori di struttura Analisi strutturale Disposizioni costruttive Verifiche di sicurezza Regole di dettaglio... IV

5 7.8 COSTRUZIONI DI MURATURA Regole generali Costruzioni in muratura ordinaria Costruzioni in muratura armata Strutture miste con pareti in muratura ordinaria o armata Regole di dettaglio PONTI Campo di applicazione Criteri generali di progettazione Modello strutturale Analisi strutturale Dimensionamento degli elementi Dettagli costruttivi per elementi in calcestruzzo armato COSTRUZIONI E PONTI CON ISOLAMENTO E/O DISSIPAZIONE Scopo Requisiti generali e criteri per il loro soddisfacimento Caratteristiche e criteri di accettazione dei dispositivi Indicazioni progettuali Modellazione e analisi strutturale Verifiche Aspetti costruttivi, manutenzione, sostituibilità Accorgimenti specifici in fase di collaudo OPERE E SISTEMI GEOTECNICI Requisiti nei confronti degli stati limite Caratterizzazione geotecnica ai fini sismici Risposta sismica e stabilità del sito Fronti di scavo e rilevati Fondazioni Opere di sostegno... 8 COSTRUZIONI ESISTENTI OGGETTO CRITERI GENERALI VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI Intervento di adeguamento Intervento di miglioramento Riparazione o intervento locale PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA E LA REDAZIONE DEI PROGETTI Analisi storico-critica Rilievo Caratterizzazione meccanica dei materiali Livelli di conoscenza e fattori di confidenza Azioni MATERIALI VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN PRESENZA DI AZIONI SISMICHE Costruzioni in muratura Costruzioni in cemento armato o in acciaio Edifici misti Criteri e tipi d intervento Progetto dell intervento... 9 COLLAUDO STATICO PRESCRIZIONI GENERALI PROVE DI CARICO Strutture prefabbricate Ponti stradali Ponti ferroviari REDAZIONE DEI PROGETTI STRUTTURALI ESECUTIVI E DELLE RELAZIONI DI CALCOLO CARATTERISTICHE GENERALI ANALISI E VERIFICHE SVOLTE CON L AUSILIO DI CODICI DI CALCOLO MATERIALI E PRODOTTI PER USO STRUTTURALE... V

6 11.1 GENERALITÀ CALCESTRUZZO Specifiche per il calcestruzzo Controlli di qualità del calcestruzzo Valutazione preliminare della resistenza Prelievo dei campioni Controllo di accettazione Controllo della resistenza del calcestruzzo in opera Prove complementari Prescrizioni relative al calcestruzzo confezionato con processo industrializzato Componenti del calcestruzzo Caratteristiche del calcestruzzo Durabilità ACCIAIO Prescrizioni comuni a tutte le tipologie di acciaio Acciaio per cemento armato Acciaio per cemento armato precompresso Acciai per strutture metalliche e per strutture composte MATERIALI DIVERSI DALL ACCIAIO UTILIZZATI CON FUNZIONE DI ARMATURA IN STRUTTURE DI CALCESTRUZZO ARMATO SISTEMI DI PRECOMPRESSIONE A CAVI POST-TESI E TIRANTI DI ANCORAGGIO Sistemi di precompressione a cavi post-tesi Tiranti di ancoraggio APPOGGI STRUTTURALI MATERIALI E PRODOTTI A BASE DI LEGNO Generalità Legno massiccio Legno strutturale con giunti a dita Legno lamellare incollato Pannelli a base di legno Altri prodotti derivati dal legno per uso strutturale Adesivi Elementi meccanici di collegamento Durabilità del legno e derivati Procedure di qualificazione e accettazione COMPONENTI PREFABBRICATI IN C.A. E C.A.P Generalità Requisiti minimi degli stabilimenti e degli impianti di produzione Controllo di produzione Procedure di qualificazione Documenti di accompagnamento DISPOSITIVI ANTISISMICI Tipologie di dispositivi Procedura di qualificazione Procedura di accettazione Dispositivi a comportamento lineare Dispositivi a comportamento non lineare Dispositivi a comportamento viscoso Isolatori elastomerici Isolatori a scorrimento Dispositivi a vincolo rigido del tipo a fusibile Dispositivi (dinamici) di vincolo provvisorio MURATURA PORTANTE Elementi per muratura Malte per muratura Determinazione dei parametri meccanici della muratura RIFERIMENTI TECNICI... ALLEGATO A ALLE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI: PERICOLOSITA' SISMICA. ALLEGATO B ALLE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI: TABELLE DEI PARAMETRI CHE DEFINISCONO L'AZIONE SISMICA... VI

7 2 SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE 2.1 PRINCIPI FONDAMENTALI Le opere e le componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme. La sicurezza e le prestazioni di un opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. Stato limite è la condizione superata la quale l opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. In particolare, secondo quanto stabilito nei capitoli specifici, le opere e le varie tipologie strutturali devono possedere i seguenti requisiti: - sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali, che possano compromettere l incolumità delle persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l opera; - sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): capacità di garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; - robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all entità delle cause innescanti quali incendio, esplosioni, urti. Il superamento di uno stato limite ultimo ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Il superamento di uno stato limite di esercizio può avere carattere reversibile o irreversibile. Per le opere esistenti è possibile fare riferimento a livelli di sicurezza diversi da quelli delle nuove opere ed è anche possibile considerare solo gli stati limite ultimi. Maggiori dettagli sono dati al Cap. 8. La durabilità, definita come conservazione delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei materiali e delle strutture, proprietà essenziale affinché i livelli di sicurezza vengano mantenuti durante tutta la vita dell opera, deve essere garantita attraverso una opportuna scelta dei materiali e un opportuno dimensionamento delle strutture, comprese le eventuali misure di protezione e manutenzione. I prodotti ed i componenti utilizzati per le opere strutturali devono essere chiaramente identificati in termini di caratteristiche meccanico-fisico-chimiche indispensabili alla valutazione della sicurezza e dotati di idonea qualificazione, così come specificato al Cap. 11. I materiali ed i prodotti, per poter essere utilizzati nelle opere previste dalle presenti norme, devono essere sottoposti a procedure e prove sperimentali di accettazione. Le prove e le procedure di accettazione sono definite nelle parti specifiche delle presenti norme riguardanti i materiali. La fornitura di componenti, sistemi o prodotti, impiegati per fini strutturali, deve essere accompagnata da un manuale di installazione e di manutenzione da allegare alla documentazione dell opera. I componenti, sistemi e prodotti, edili od impiantistici, non facenti parte del complesso strutturale, ma che svolgono funzione statica autonoma, devono essere progettati ed installati nel rispetto dei livelli di sicurezza e delle prestazioni di seguito prescritti. Le azioni da prendere in conto devono essere assunte in accordo con quanto stabilito nei relativi capitoli delle presenti norme. In mancanza di specifiche indicazioni, si dovrà fare ricorso ad opportune indagini, eventualmente anche sperimentali, o a normative di comprovata validità. 2

8 2.2 STATI LIMITE STATI LIMITE ULTIMI (SLU) I principali Stati Limite Ultimi, di cui al 2.1, sono elencati nel seguito: a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte; b) spostamenti o deformazioni eccessive; c) raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti, fondazioni; d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme; e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni; f) rottura di membrature e collegamenti per fatica; g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo; h) instabilità di parti della struttura o del suo insieme; Altri stati limite ultimi sono considerati in relazione alle specificità delle singole opere; in presenza di azioni sismiche, gli Stati Limite Ultimi sono quelli precisati nel STATI LIMITE DI ESERCIZIO (SLE) I principali Stati Limite di Esercizio, di cui al 2.1, sono elencati nel seguito: a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto; b) spostamenti e deformazioni che possano limitare l uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto; c) spostamenti e deformazioni che possano compromettere l efficienza e l aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari; d) vibrazioni che possano compromettere l uso della costruzione; e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità; f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell ambiente di esposizione; Altri stati limite sono considerati in relazione alle specificità delle singole opere; in presenza di azioni sismiche, gli Stati Limite di Esercizio sono quelli precisati nel VERIFICHE Le opere strutturali devono essere verificate: a) per gli stati limite ultimi che possono presentarsi, in conseguenza alle diverse combinazioni delle azioni; b) per gli stati limite di esercizio definiti in relazione alle prestazioni attese. Le verifiche di sicurezza delle opere devono essere contenute nei documenti di progetto, con riferimento alle prescritte caratteristiche meccaniche dei materiali e alla caratterizzazione geotecnica del terreno, dedotta in base a specifiche indagini. La struttura deve essere verificata nelle fasi intermedie, tenuto conto del processo costruttivo; le verifiche per queste situazioni transitorie sono generalmente condotte nei confronti dei soli stati limite ultimi. Per le opere per le quali nel corso dei lavori si manifestino situazioni significativamente difformi da quelle di progetto occorre effettuare le relative necessarie verifiche. 3

9 2.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Per la valutazione della sicurezza delle costruzioni si devono adottare criteri probabilistici scientificamente comprovati. Nel seguito sono normati i criteri del metodo semiprobabilistico agli stati limite basati sull impiego dei coefficienti parziali di sicurezza, applicabili nella generalità dei casi; tale metodo è detto di primo livello. Per opere di particolare importanza si possono adottare metodi di livello superiore, tratti da documentazione tecnica di comprovata validità. Nel metodo semiprobabilistico agli stati limite, la sicurezza strutturale deve essere verificata tramite il confronto tra la resistenza e l effetto delle azioni. Per la sicurezza strutturale, la resistenza dei materiali e le azioni sono rappresentate dai valori caratteristici, R ki e F kj definiti, rispettivamente, come il frattile inferiore delle resistenze e il frattile (superiore o inferiore) delle azioni che minimizzano la sicurezza. In genere, i frattili sono assunti pari al 5%. Per le grandezze con piccoli coefficienti di variazione, ovvero per grandezze che non riguardino univocamente resistenze o azioni, si possono considerare frattili al 50% (valori mediani). Per la sicurezza di opere e sistemi geotecnici, i valori caratteristici dei parametri fisico-meccanici dei terreni sono definiti nel La verifica della sicurezza nei riguardi degli stati limite ultimi di resistenza si effettua con il metodo dei coefficienti parziali di sicurezza espresso dalla equazione formale: R d Ed (2.2.1) dove R d è la resistenza di progetto, valutata in base ai valori di progetto della resistenza dei materiali e ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate; E d è il valore di progetto dell effetto delle azioni, valutato in base ai valori di progetto F dj = F kj γ Fj delle azioni come indicato nel 2.5.3, o direttamente E dj = E kj γ Ej. I coefficienti parziali di sicurezza, γ Mi e γ Fj, associati rispettivamente al materiale i-esimo e all azione j-esima, tengono in conto la variabilità delle rispettive grandezze e le incertezze relative alle tolleranze geometriche e alla affidabilità del modello di calcolo. La verifica della sicurezza nei riguardi degli stati limite di esercizio si esprime controllando aspetti di funzionalità e stato tensionale. 2.4 VITA NOMINALE, CLASSI D USO E PERIODO DI RIFERIMENTO VITA NOMINALE La vita nominale di un opera strutturale V N è intesa come il numero di anni nel quale la struttura, purché soggetta alla manutenzione ordinaria, deve potere essere usata per lo scopo al quale è destinata. La vita nominale dei diversi tipi di opere è quella riportata nella Tab. 2.4.I e deve essere precisata nei documenti di progetto. Tabella 2.4.I Vita nominale V N per diversi tipi di opere TIPI DI COSTRUZIONE Vita Nominale V N (in anni) 1 Opere provvisorie Opere provvisionali - Strutture in fase costruttiva Opere ordinarie, ponti, opere infrastrutturali e dighe di dimensioni contenute o di importanza normale 50 3 Grandi opere, ponti, opere infrastrutturali e dighe di grandi dimensioni o di importanza strategica Le verifiche sismiche di opere provvisorie o strutture in fase costruttiva possono omettersi quando le relative durate previste in progetto siano inferiori a 2 anni. 4

10 2.4.2 CLASSI D USO In presenza di azioni sismiche, con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le costruzioni sono suddivise in classi d uso così definite: Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli. Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l ambiente e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l ambiente. Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d uso III o in Classe d uso IV, reti ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi conseguenze rilevanti. Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per l ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro eventuale collasso. Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose per l ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al D.M. 5 novembre 2001, n. 6792, Norme funzionali e geometriche per la costruzione delle strade, e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di tipo A o B. Ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico. Dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica PERIODO DI RIFERIMENTO PER L AZIONE SISMICA Le azioni sismiche su ciascuna costruzione vengono valutate in relazione ad un periodo di riferimento V R che si ricava, per ciascun tipo di costruzione, moltiplicandone la vita nominale V N per il coefficiente d uso C U : VR = VN CU (2.4.1) Il valore del coefficiente d uso 2.4.II. Tab. 2.4.II Valori del coefficiente d uso C U C U è definito, al variare della classe d uso, come mostrato in Tab. CLASSE D USO I II III IV COEFFICIENTE C U 0,7 1,0 1,5 2,0 Se V R 35 anni si pone comunque V R = 35 anni. 2.5 AZIONI SULLE COSTRUZIONI CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Si definisce azione ogni causa o insieme di cause capace di indurre stati limite in una struttura Classificazione delle azioni in base al modo di esplicarsi a) dirette: forze concentrate, carichi distribuiti, fissi o mobili; b) indirette: 5

11 spostamenti impressi, variazioni di temperatura e di umidità, ritiro, precompressione, cedimenti di vincolo, ecc. c) degrado: - endogeno: alterazione naturale del materiale di cui è composta l opera strutturale; - esogeno: alterazione delle caratteristiche dei materiali costituenti l opera strutturale, a seguito di agenti esterni Classificazione delle azioni secondo la risposta strutturale a) statiche: azioni applicate alla struttura che non provocano accelerazioni significative della stessa o di alcune sue parti; b) pseudo statiche: azioni dinamiche rappresentabili mediante un azione statica equivalente; c) dinamiche: azioni che causano significative accelerazioni della struttura o dei suoi componenti Classificazione delle azioni secondo la variazione della loro intensità nel tempo a) permanenti ( G ): azioni che agiscono durante tutta la vita nominale della costruzione, la cui variazione di intensità nel tempo è così piccola e lenta da poterle considerare con sufficiente approssimazione costanti nel tempo: - peso proprio di tutti gli elementi strutturali; peso proprio del terreno, quando pertinente; forze indotte dal terreno (esclusi gli effetti di carichi variabili applicati al terreno); forze risultanti dalla pressione dell acqua (quando si configurino costanti nel tempo) ( G 1 ); - peso proprio di tutti gli elementi non strutturali ( G 2 ); - spostamenti e deformazioni imposti, previsti dal progetto e realizzati all atto della costruzione; - pretensione e precompressione ( P ); - ritiro e viscosità; - spostamenti differenziali; b) variabili ( Q ): azioni sulla struttura o sull elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo: - di lunga durata: agiscono con un intensità significativa, anche non continuativamente, per un tempo non trascurabile rispetto alla vita nominale della struttura; - di breve durata: azioni che agiscono per un periodo di tempo breve rispetto alla vita nominale della struttura; c) eccezionali ( A ): azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura; - incendi; - esplosioni; - urti ed impatti; d) sismiche ( E ): azioni derivanti dai terremoti. 6

12 2.5.2 CARATTERIZZAZIONE DELLE AZIONI ELEMENTARI Si definisce valore caratteristico Qk di un azione variabile il valore corrispondente ad un frattile pari al 95 % della popolazione dei massimi, in relazione al periodo di riferimento dell azione variabile stessa. Nella definizione delle combinazioni delle azioni che possono agire contemporaneamente, i termini Q kj rappresentano le azioni variabili della combinazione, con Q k1 azione variabile dominante e Q k2, Q k3, azioni variabili che possono agire contemporaneamente a quella dominante. Le azioni variabili Q kj vengono combinate con i coefficienti di combinazione ψ 0j, ψ 1j e ψ 2j, i cui valori sono forniti nel 2.5.3, Tab. 2.5.I, per edifici civili e industriali correnti. Con riferimento alla durata percentuale relativa ai livelli di intensità dell azione variabile, si definiscono: - valore quasi permanente ψ 2j Q kj : la media della distribuzione temporale dell intensità; - valore frequente ψ 1j Q kj : il valore corrispondente al frattile 95 % della distribuzione temporale dell intensità e cioè che è superato per una limitata frazione del periodo di riferimento; - valore raro (o di combinazione) ψ 0j Q kj : il valore di durata breve ma ancora significativa nei riguardi della possibile concomitanza con altre azioni variabili. Nel caso in cui la caratterizzazione stocastica dell azione considerata non sia disponibile, si può assumere il valore nominale. Nel seguito sono indicati con pedice k i valori caratteristici; senza pedice k i valori nominali COMBINAZIONI DELLE AZIONI Ai fini delle verifiche degli stati limite si definiscono le seguenti combinazioni delle azioni. Combinazione fondamentale, generalmente impiegata per gli stati limite ultimi (SLU): γ G1 G 1 + γ G2 G 2 + γ P P + γ Q1 Q k1 + γ Q2 ψ 02 Q k2 + γ Q3 ψ 03 Q k3 + (2.5.1) Combinazione caratteristica (rara), generalmente impiegata per gli stati limite di esercizio (SLE) irreversibili, da utilizzarsi nelle verifiche alle tensioni ammissibili di cui al 2.7: G 1 + G 2 + P + Q k1 + ψ 02 Q k2 + ψ 03 Q k3 + (2.5.2) Combinazione frequente, generalmente impiegata per gli stati limite di esercizio (SLE) reversibili: G 1 + G 2 +P+ ψ 11 Q k1 + ψ 22 Q k2 + ψ 23 Q k3 + (2.5.3) Combinazione quasi permanente (SLE), generalmente impiegata per gli effetti a lungo termine: G 1 + G 2 + P + ψ 21 Q k1 + ψ 22 Q k2 + ψ 23 Q k3 + (2.5.4) Combinazione sismica, impiegata per gli stati limite ultimi e di esercizio connessi all azione sismica E (v. 3.2): E + G 1 + G 2 + P + ψ 21 Q k1 + ψ 22 Q k2 + (2.5.5) Combinazione eccezionale, impiegata per gli stati limite ultimi connessi alle azioni eccezionali di progetto A d (v. 3.6): G1 + G2 + P + Ad + ψ21 Qk1 + ψ22 Q k (2.5.6) Nelle combinazioni per SLE, si intende che vengono omessi i carichi favorevole ai fini delle verifiche e, se del caso, i carichi G 2. 7 Q kj che danno un contributo

13 Altre combinazioni sono da considerare in funzione di specifici aspetti (p. es. fatica, ecc.). Nelle formule sopra riportate il simbolo + vuol dire combinato con. I valori dei coefficienti parziali di sicurezza γ Gi e γ Qj sono dati in 2.6.1, Tab. 2.6.I Tabella 2.5.I Valori dei coefficienti di combinazione Categoria/Azione variabile ψ 0j ψ 1j ψ 2j Categoria A Ambienti ad uso residenziale 0,7 0,5 0,3 Categoria B Uffici 0,7 0,5 0,3 Categoria C Ambienti suscettibili di affollamento 0,7 0,7 0,6 Categoria D Ambienti ad uso commerciale 0,7 0,7 0,6 Categoria E Biblioteche, archivi, magazzini e ambienti ad uso industriale 1,0 0,9 0,8 Categoria F Rimesse e parcheggi (per autoveicoli di peso 30 kn) 0,7 0,7 0,6 Categoria G Rimesse e parcheggi (per autoveicoli di peso > 30 kn) 0,7 0,5 0,3 Categoria H Coperture 0,0 0,0 0,0 Vento 0,6 0,2 0,0 Neve (a quota 1000 m s.l.m.) 0,5 0,2 0,0 Neve (a quota > 1000 m s.l.m.) 0,7 0,5 0,2 Variazioni termiche 0,6 0,5 0, DEGRADO La struttura deve essere progettata così che il degrado nel corso della sua vita nominale, purché si adotti la normale manutenzione ordinaria, non pregiudichi le sue prestazioni in termini di resistenza, stabilità e funzionalità, portandole al di sotto del livello richiesto dalle presenti norme. Le misure di protezione contro l eccessivo degrado devono essere stabilite con riferimento alle previste condizioni ambientali. La protezione contro l eccessivo degrado deve essere ottenuta attraverso un opportuna scelta dei dettagli, dei materiali e delle dimensioni strutturali, con l eventuale applicazione di sostanze o ricoprimenti protettivi, nonché con l adozione di altre misure di protezione attiva o passiva. 2.6 AZIONI NELLE VERIFICHE AGLI STATI LIMITE Le verifiche agli stati limite devono essere eseguite per tutte le più gravose condizioni di carico che possono agire sulla struttura, valutando gli effetti delle combinazioni definite nel STATI LIMITE ULTIMI Nelle verifiche agli stati limite ultimi si distinguono: lo stato limite di equilibrio come corpo rigido: lo stato limite di resistenza della struttura compresi gli elementi di fondazione: lo stato limite di resistenza del terreno: 8 EQU STR GEO La Tabella 2.6.I, e le successive Tabelle 5.1.V e 5.2.V, forniscono i valori dei coefficienti parziali delle azioni da assumere per la determinazione degli effetti delle azioni nelle verifiche agli stati limite ultimi, salvo quanto diversamente previsto nei capitoli successivi delle presenti norme. Per le verifiche nei confronti dello stato limite ultimo di equilibrio come corpo rigido (EQU) si utilizzano i coefficienti parziali γ F relativi alle azioni riportati nella colonna EQU delle Tabelle sopra citate.

14 Nelle verifiche nei confronti degli stati limite ultimi strutturali (STR) e geotecnici (GEO) si possono adottare, in alternativa, due diversi approcci progettuali. Nell Approccio 1 si impiegano due diverse combinazioni di gruppi di coefficienti parziali, rispettivamente definiti per le azioni (A), per la resistenza dei materiali (M) e, eventualmente, per la resistenza globale del sistema (R). Nella Combinazione 1 dell Approccio 1, per le azioni si impiegano i coefficienti γ F riportati nella colonna A1 delle Tabelle sopra citate. Nella Combinazione 2 dell Approccio 1, si impiegano invece i coefficienti γ F riportati nella colonna A2. Nell Approccio 2 si impiega un unica combinazione dei gruppi di coefficienti parziali definiti per le Azioni (A), per la resistenza dei materiali (M) e, eventualmente, per la resistenza globale (R). In tale approccio, per le azioni si impiegano i coefficienti γ F riportati nella colonna A1. I coefficienti parziali γ M per i parametri geotecnici e i coefficienti γ R che operano direttamente sulla resistenza globale di opere e sistemi geotecnici sono definiti nel successivo Capitolo 6. Tabella 2.6.I Coefficienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni nelle verifiche SLU Coefficiente γ F EQU A1 STR A2 GEO Carichi permanenti favorevoli sfavorevoli γ G1 0,9 1,1 1,0 1,3 1,0 1,0 Carichi permanenti non strutturali (1) favorevoli sfavorevoli γ G2 0,0 1,5 0,0 1,5 0,0 1,3 Carichi variabili favorevoli sfavorevoli (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti si potranno adottare per essi gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. Nella Tab. 2.6.I il significato dei simboli è il seguente: γ G1 coefficiente parziale del peso proprio della struttura, nonché del peso proprio del terreno e dell acqua, quando pertinenti; γ G2 coefficiente parziale dei pesi propri degli elementi non strutturali; coefficiente parziale delle azioni variabili. γ Qi Nel caso in cui l azione sia costituita dalla spinta del terreno, per la scelta dei coefficienti parziali di sicurezza valgono le indicazioni riportate nel Cap. 6. Il coefficiente parziale della precompressione si assume pari a γ P = 1,0. Altri valori di coefficienti parziali sono riportati nei capitoli successivi con riferimento a particolari azioni specifiche. γ Qi 0,0 1,5 0,0 1,5 0,0 1, STATI LIMITE DI ESERCIZIO Le verifiche agli stati limite di esercizio riguardano le voci riportate al Nel Cap. 4, per le condizioni non sismiche, e nel Cap. 7, per le condizioni sismiche, sono date specifiche indicazioni sulle verifiche in questione, con riferimento ai diversi materiali strutturali. 9

15 2.7 VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI Relativamente ai metodi di calcolo, è d'obbligo il Metodo agli stati limite di cui al 2.6. Per le costruzioni di tipo 1 e 2 e Classe d uso I e II, limitatamente a siti ricadenti in Zona 4, è ammesso il Metodo di verifica alle tensioni ammissibili. Per tali verifiche si deve fare riferimento alle norme tecniche di cui al D.M. LL. PP , per le strutture in calcestruzzo e in acciaio, al D.M. LL. PP , per le strutture in muratura e al D.M. LL. PP per le opere e i sistemi geotecnici. Le norme dette si debbono in tal caso applicare integralmente, salvo per i materiali e i prodotti, le azioni e il collaudo statico, per i quali valgono le prescrizioni riportate nelle presenti norme tecniche. Le azioni sismiche debbono essere valutate assumendo pari a 5 il grado di sismicità S, quale definito al B. 4 del D.M. LL. PP , ed assumendo le modalità costruttive e di calcolo di cui al D.M. LL. PP. citato, nonché alla Circ. LL. PP , n. 65/AA.GG. e relativi allegati. 10

16 6 PROGETTAZIONE GEOTECNICA 6.1 DISPOSIZIONI GENERALI OGGETTO DELLE NORME Il presente capitolo riguarda il progetto e la realizzazione: delle opere di fondazione; delle opere di sostegno; delle opere in sotterraneo; delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali; dei fronti di scavo; del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi; del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree PRESCRIZIONI GENERALI Le scelte progettuali devono tener conto delle prestazioni attese delle opere, dei caratteri geologici del sito e delle condizioni ambientali. I risultati dello studio rivolto alla caratterizzazione e modellazione geologica, di cui al devono essere esposti in una specifica relazione geologica. Le analisi di progetto devono essere basate su modelli geotecnici dedotti da specifiche indagini e prove che il progettista deve definire in base alle scelte tipologiche dell opera o dell intervento e alle previste modalità esecutive. Le scelte progettuali, il programma e i risultati delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica, di cui al 6.2.2, unitamente ai calcoli per il dimensionamento geotecnico delle opere e alla descrizione delle fasi e modalità costruttive, devono essere illustrati in una specifica relazione geotecnica. 190

17 6.2 ARTICOLAZIONE DEL PROGETTO Il progetto delle opere e dei sistemi geotecnici deve articolarsi nelle seguenti fasi: 1 caratterizzazione e modellazione geologica del sito; 2 scelta del tipo di opera o d intervento e programmazione delle indagini geotecniche; 3 caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce e definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo; 4 descrizione delle fasi e delle modalità costruttive; 5 verifiche della sicurezza e delle prestazioni; 6 piani di controllo e monitoraggio CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOLOGICA DEL SITO La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio. In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico. Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche. Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una relazione geologica INDAGINI, CARATTERIZZAZIONE E MODELLAZIONE GEOTECNICA Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono riguardare il volume significativo di cui al 3.2.2, e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo necessari alla progettazione. I valori caratteristici delle grandezze fisiche e meccaniche da attribuire ai terreni devono essere ottenuti mediante specifiche prove di laboratorio su campioni indisturbati di terreno e attraverso l interpretazione dei risultati di prove e misure in sito. Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato. Per modello geotecnico si intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico. È responsabilità del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica. Le indagini e le prove devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all art.59 del DPR , n.380. I laboratori su indicati fanno parte dell elenco depositato presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero delle Infrastrutture. Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull esperienza e sulle conoscenze disponibili, ferma restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali. 191

18 6.2.3 VERIFICHE DELLA SICUREZZA E DELLE PRESTAZIONI Le verifiche di sicurezza relative agli stati limite ultimi (SLU) e le analisi relative alle condizioni di esercizio (SLE) devono essere effettuate nel rispetto dei principi e delle procedure seguenti Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi (SLU) Per ogni stato limite ultimo deve essere rispettata la condizione E d R d (6.2.1) dove E d è il valore di progetto dell azione o dell effetto dell azione ovvero Xk E d = E γffk ; ; ad (6.2.2a) γm Xk E d = γe E Fk ; ; ad, (6.2.2b) γm con γ E = γ F, e dove R d è il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico: 1 Xk R d R = γff k; ;a d γ R γm. (6.2.3) Effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione delle azioni di progetto γ F F k, dei parametri di progetto X k /γ M e della geometria di progetto a d. L effetto delle azioni può anche essere valutato direttamente come E d =E k γ E. Nella formulazione della resistenza R d, compare esplicitamente un coefficiente γ R che opera direttamente sulla resistenza del sistema. La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata impiegando diverse combinazioni di gruppi di coefficienti parziali, rispettivamente definiti per le azioni (A1 e A2), per i parametri geotecnici (M1 e M2) e per le resistenze (R1, R2 e R3). I diversi gruppi di coefficienti di sicurezza parziali sono scelti nell ambito di due approcci progettuali distinti e alternativi. Nel primo approccio progettuale (Approccio 1) sono previste due diverse combinazioni di gruppi di coefficienti: la prima combinazione è generalmente più severa nei confronti del dimensionamento strutturale delle opere a contatto con il terreno, mentre la seconda combinazione è generalmente più severa nei riguardi del dimensionamento geotecnico. Nel secondo approccio progettuale (Approccio 2) è prevista un unica combinazione di gruppi di coefficienti, da adottare sia nelle verifiche strutturali sia nelle verifiche geotecniche Azioni I coefficienti parziali γ F relativi alle azioni sono indicati nella Tab. 6.2.I. Ad essi deve essere fatto riferimento con le precisazioni riportate nel Si deve comunque intendere che il terreno e l acqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando, nella modellazione utilizzata, contribuiscono al comportamento dell opera con le loro caratteristiche di peso, resistenza e rigidezza. Nella valutazione della combinazione delle azioni i coefficienti di combinazione ψ ij devono essere assunti come specificato nel Cap

19 Tabella 6.2.I Coefficienti parziali per le azioni o per l effetto delle azioni. CARICHI EFFETTO Coefficiente Parziale Permanenti Permanenti non strutturali (1) EQU (A1) STR (A2) GEO γ F (o γ E ) Favorevole 0,9 1,0 1,0 Sfavorevole γ G1 1,1 1,3 1,0 Favorevole 0,0 0,0 0,0 Sfavorevole γ G2 1,5 1,5 1,3 Favorevole 0,0 0,0 0,0 Variabili γ Qi Sfavorevole 1,5 1,5 1,3 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti Resistenze Il valore di progetto della resistenza R d può essere determinato: a) in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei parametri geotecnici del terreno, diviso per il valore del coefficiente parziale γ M specificato nella successiva Tab. 6.2.II e tenendo conto, ove necessario, dei coefficienti parziali γ R specificati nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera; b) in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di prove in sito, tenendo conto dei coefficienti parziali γ R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera; c) sulla base di misure dirette su prototipi, tenendo conto dei coefficienti parziali γ R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera. Tabella 6.2.II Coefficienti parziali per i parametri geotecnici del terreno PARAMETRO GRANDEZZA ALLA QUALE COEFFICIENTE (M1) (M2) APPLICARE IL COEFFICIENTE PARZIALE PARZIALE γ M Tangente dell angolo di tan ϕ k γ ϕ 1,0 1,25 resistenza al taglio Coesione efficace c k γ c 1,0 1,25 Resistenza non drenata c uk γ cu 1,0 1,4 Peso dell unità di volume γ γ γ 1,0 1,0 Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale q u deve essere applicato un coefficiente parziale γ qu =1,6. Per gli ammassi rocciosi e per i terreni a struttura complessa, nella valutazione della resistenza caratteristica occorre tener conto della natura e delle caratteristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 193

20 Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi idraulici Le opere geotecniche devono essere verificate nei confronti dei possibili stati limite di sollevamento o di sifonamento. Per la stabilità al sollevamento deve risultare che il valore di progetto dell azione instabilizzante V inst,d, combinazione di azioni permanenti (G inst,d ) e variabili (Q inst,d ), sia non maggiore della combinazione dei valori di progetto delle azioni stabilizzanti (G stb,d ) e delle resistenze (R d ): V inst,d G stb,d + R d (6.2.4) dove V inst,d = G inst,d + Q inst,d (6.2.5) Per le verifiche di stabilità al sollevamento, i relativi coefficienti parziali sulle azioni sono indicati nella Tab. 6.2.III. Tali coefficienti devono essere combinati in modo opportuno con quelli relativi ai parametri geotecnici (M2). Tabella 6.2.III Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di stati limite di sollevamento. CARICHI EFFETTO Coefficiente parziale Permanenti Permanenti non strutturali (1) SOLLEVAMENTO (UPL) γ F (o γ E ) Favorevole 0,9 Sfavorevole γ G1 1,1 Favorevole 0,0 Sfavorevole Favorevole 0,0 Variabili γ Qi Sfavorevole 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. γ G2 1,5 Il controllo della stabilità al sifonamento si esegue verificando che il valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante (u inst,d ) risulti non superiore al valore di progetto della tensione totale stabilizzante (σ stb,d ), tenendo conto dei coefficienti parziali della Tab. 6.2.IV: u inst,d σ stb,d (6.2.6) In entrambe le verifiche, nella valutazione delle pressioni interstiziali, si devono assumere le condizioni più sfavorevoli, considerando i possibili effetti delle successioni stratigrafiche sul regime di pressione dell acqua. Nelle verifiche al sifonamento, in presenza di adeguate conoscenze sul regime delle pressioni interstiziali, i coefficienti di sicurezza minimi sono indicati nella Tab. 6.2.IV. Valori superiori possono essere assunti e giustificati tenendo presente della pericolosità del fenomeno in relazione alla natura del terreno nonché dei possibili effetti della condizione di collasso Verifiche nei confronti degli stati limite di esercizio (SLE) Le opere e i sistemi geotecnici di cui al devono essere verificati nei confronti degli stati limite di esercizio. A tale scopo, il progetto deve esplicitare le prescrizioni relative agli spostamenti compatibili e le prestazioni attese per l'opera stessa. Il grado di approfondimento dell analisi di interazione terreno-struttura è funzione dell importanza dell opera. Per ciascun stato limite di esercizio deve essere rispettata la condizione 194